岩溶区运营公路隧道水害分析及处治

岩溶地区运营公路隧道大多数存在水害问题,这些水害问题会对隧道的运营和结构安全性造成影响,严重的水害甚至会阻断交通,对衬砌结构造成永久性破坏。以京珠高速公路某隧道在特大暴雨的影响下出现了二衬混凝土掉块、边沟涌水涌泥和隧道渗漏水等水害为例,对岩溶地区运营公路隧道水害原因及防治措施进行了分析研究,可供同类工程参考和借鉴。     

基于BP神经网络方法的岩溶隧道突涌水风险预测

为了准确预测岩溶隧道突涌水风险等级,以降低隧道施工过程中突涌水事故的风险,在参考相关文献的基础上,统计研究及综合分析岩溶隧道水文地质条件,选取不良地质、地层岩性、地下水位、地形地貌、岩层倾角和围岩裂隙6个主要因素作为岩溶隧道突涌水风险评价指标。在不同水文地质条件下,影响因素的权重有较大差异,为避开影响因素权重分析,运用BP神经网络方法对岩溶隧道突涌水风险进行评估。在对突涌水风险评估基础上,结合超前地质预报,优化隧道施工开挖支护方案。在工程应用中,运用BP神经网络方法,对某隧道进行突涌水风险评估,结果与实际施工情况较一致,并结合超前预报提出合理的支护方案,避免了隧道突涌水事故的发生,以期为岩溶隧道突涌水风险预测提供借鉴。     

云雾山隧道岩溶灾害综合预防技术及其应用

岩溶地区地质条件复杂,在隧道施工过程中易发生涌水、涌泥、塌方等灾害。针对地质勘探、监控量测、超前地质预报、超前钻探、地下水监测等单项技术在岩溶灾害风险预测方面的不足,根据溶洞与开挖面的位置关系、补给水源、岩溶发育程度及规模、埋深、围岩级别这5个主要的致灾因子,提出岩溶隧道灾害风险预测模型。对5个致灾因素监测结果进行分析,得出灾害风险等级,并据此提出防灾预案和拟定工程措施,以提高岩溶隧道施工安全性。     

基于岩溶分布分析的突水风险评估模型研究

为实现岩溶突水风险评估的全过程动态修正与管理,一以岩溶发育分布规律为基础,采用半定量分析方法,估计溶洞与隧道在剖面图中的相对位置距离值,二将防突水岩层安全厚度的预测划分为初步估算、二次估计和动态测算3个阶段,每个阶段均采用有效的修正方式,不断获取更加准确且适用的防突岩层安全厚度预测数值。然后,综合考虑防突岩层安全厚度以及爆破开挖扰动深度影响,提出岩溶突水风险概率等级评价标准;通过划分突水量和溶腔高水头压强的等级,提出岩溶突水风险后果等级评价标准;并以二者为基础构建岩溶突水风险等级评估矩阵。最终,构建基于岩溶分布态势与防突岩层厚度的岩溶突水风险评估模型。通过具体工程实例检验,理论结果与实际情况相对比,验证所构建岩溶突水风险评估模型的合理性与可行性。     

某隧道内溶洞涌水突泥处治方案设计

山岭隧道内的岩溶水害是诸多岩溶病害问题中的突出、复杂问题。此文结合溆浦至怀化高速公路控制性工程关虎冲隧道出现的大型岩溶涌水病害,对如何安全有效的处理溶洞大量涌水突泥问题进行了方案设计。在山岭公路隧道中首次提出了抗水压衬砌方案,可供同类工程参考,应用。     

基于模糊评价方法的隧道岩溶突水地质灾害综合预警方法

为建立隧道岩溶突水地质灾害预警方法,首先建立了岩溶区隧道施工期岩溶突水地质灾害系统,该系统分为预测、预报和预警3个部分,给出了系统各级指标,并选取典型指标建立评价体系。然后针对宜万铁路典型的风险隧道的岩溶突水地质灾害情况,采用了模糊综合评价模型,尝试建立一种隧道岩溶突水地质灾害的综合评估方法。最后结合宜万铁路齐岳山隧道施工实例进行评价,评价结果与实际施工揭示的结果进行了比较,研究结果和实际工程揭示情况一致,结果表明该研究方法可行。     

岩溶与采空区隧道涌水突泥区间概率风险响应研究

湘中地区岩溶与采空区十分普遍,修建隧道发生涌水突泥事故会造成较大损失,需在施工前进行专项风险评估。文中根据岩溶与采空区隧道涌水突泥事故特点,耦合概率风险评价与区间数学理论进行风险响应研究;以湘中地区安平隧道为例,采用风险区间概率法得出施工中发生涌水突泥的风险为Ⅳ级,通过超前帷幕注浆等技术措施将其风险等级降至Ⅱ级,从而符合公路隧道安全施工的要求。     

京珠高速公路洋碰隧道水害原因分析及安全性评价

针对降雨引发的岩溶地区隧道水害影响隧道运营安全问题,以京珠高速公路洋碰隧道为例,通过地质勘探与水连通试验,探明隧址区不良地质情况与水连通特性,采用数值仿真方法探究雨后高水压下隧道结构应力场、渗流场的特征规律,并结合病害情况提出整治措施。研究结果表明: 1)地表强降雨、地层岩溶发育、灌入式雨水下渗通道是此次水害的主要原因,而这些原因综合导致的隧道外水压力过高是病害发生的直接原因; 2)由于排水能力相对不足,地层高水头下隧道结构(尤其是隧底和拱顶)仍承受较高水压力,大幅削弱了衬砌结构安全性,易引发边墙、隧底的裂损问题; 3)采取“增设泄水廊道+地表封堵及引流+增设边墙泄水孔”的整治措施后,整治效果良好。     

断层破碎带隧道突涌水灾害风险等级评价研究

为了准确评价隧道突涌水灾害风险等级,以降低隧道施工过程中突涌水事故的风险,依托海南五指山隧道进行风险等级评价研究.通过文献调研确定断层破碎带隧道突涌水灾害影响因素及评价指标,在专家打分的基础上,采用AHP_熵权法得到指标权重,进而通过模糊综合评价方法确定灾害发生概率等级.调研归纳给出隧道最大集中涌水量与灾害后果等级的对应关系,最终根据灾害发生概率等级和灾害后果等级确定隧道突涌水灾害风险等级.将建立的风险等级评价方法应用于五指山隧道,评价结果与隧道实际突涌水情况一致,验证了该方法的合理性及可行性,为断层破碎带隧道突涌水灾害风险定量评价提供了有效途径.     

基于FUZZY与三维运动仿真的危岩落石风险评价

为评价危岩落石对山区铁路工程的风险，提出基于模糊综合评判和三维运动仿真的危岩落石风险评价方法。以新寨隧道进口工程为研究对象，通过人工调绘、无人机遥感、室内外试验等获取基础数据；建立危岩落石稳定性评价指标体系及辨识标准，基于模糊综合评判模型确定了危岩落石发育区稳定性等级；基于真实三维地形模型，采用三维运动仿真分析了代表性危岩落石失稳后对铁路工程的不利后果；综合判定了新寨隧道进口工程危岩落石风险等级。结果表明：新寨隧道进口危岩落石稳定等级为Ⅳ级不稳定，风险事故不利后果等级为4级特大；综合判定危岩落石风险等级为Ⅳ级极高风险，严重威胁铁路工程建设和运营安全。     

西南山区某高速公路特长隧道岩溶水文地质分析

随着我国高等级公路的快速发展,隧道穿越岩溶区难以避免,尤其是岩溶发育强烈且复杂的地区,公路隧道的岩溶病害将更加突出。深入认识隧址区岩溶发育规律,有效规避岩溶工程地质问题就显得十分重要。以云南晋宁-红塔高速公路的光山4号特长隧道为例,通过大量调查、物探、钻探、水文试验、分析论证,基本查明了隧址区域岩溶发育的主要特征和岩溶水补给、径流、排泄等规律,分析了隧道开挖与地下暗河的相互影响关系,探讨了路线如何有效避让或减轻大型岩溶洼地、溶洞和槽谷等发育地段工程地质问题。综合工程勘察与研究结果确定,设计隧道主体处于岩溶水的水平径流区,平面上大角度与九龙池暗河相交,并高于暗河100m以上,与暗河间没有直接影响,隧道施工出现涌突水风险小。九龙池泉水的出流量主要受降雨量控制,开挖对出流量影响有限且施工污染泉水风险小。因此,根据岩溶水文地质勘测研究结果设计的公路隧道路线方案合理可行。本文成果对岩溶区公路隧道工程选线与建设具有借鉴意义。     

强降雨作用下岩溶区公路隧道衬砌破损机制分析

为揭示岩溶条件下公路隧道雨后结构病害演化过程,依托京港澳高速大宝山隧道水害案例,通过地质勘察、地表调查与雨后水连通试验,探明水害段地质信息与水力连通特性;基于“无人机航飞+三维地质建模”联合技术,构建考虑地形地貌、隧道结构与地质信息的精细化三维仿真模型,探究强降雨后地层水位骤升时结构受力与变形响应规律。研究结果表明： 1）地层岩溶发育为雨水向下径流提供了良好的水力通道,由此引发的强降雨后地层水位抬升与结构水压骤增是导致结构压溃的直接原因; 2）地形影响下左右线隧道初始应力状态已具有差异性,随着地下水位抬升,结构外水压与内力的不对称式增长使得隧道应力差异性愈发明显; 3）至水位上升60 m时,压应力超限、安全系数过低的结构风险出现于左线高山侧边墙、拱脚处,且与现场病害特征、病害位置吻合良好,验证了模拟方法的可行性与有效性。     

风险管理在铜锣山隧道建设中的应用

在岩溶地区修建隧道面临诸多风险。在铜锣山隧道建设中,通过风险辨识、风险估计、风险评价和风险控制等风险管理策略的实施,确保了隧道建设的顺利进行。     

黑山门隧道安全风险评估研究

近几年,我国公路隧道发展较快,为增强公路隧道建设安全风险意识,需对长大隧道及部分复杂地质条件下的隧道进行安全风险评估.基于模糊综合评判和层次分析法原理,对黑山门隧道的安全风险情况进行分析、辨识、评估.研究认为:黑山门隧道整体风险等级最终评定为Ⅱ级,总体风险水平可接受,但其施工技术风险等级经评估为Ⅲ级,施工期间应采用合理...     

沪昆客专麻拉寨隧道岩溶发育规律及突水原因探析

针对麻拉寨隧道水害,通过对地层岩性、地质构造、地形条件等岩溶发育控制因素的分析,推断出该段岩溶发育具有方向性,岩溶洼地、槽谷、落水洞主要分布在断层延伸方向700~1 300 m,垂直断层方向500 m以内,即地质构造控制该段岩溶发育的方向性;从隧道开挖改变地下水通道、施工期间历次降雨考验、岩溶通道的贯通性、强降雨引起水压变化等方面,分析了隧道涌突水发生的原因,主要是强降雨时其泄水能力严重不足而造成高水头,在隧底中心水沟及边墙脚等薄弱部位产生劈裂破坏突水。     

基于信息熵和集对分析理论的公路隧道水害倾向性判定

通过对公路隧道存在的灾害类型分析,发现水害是公路隧道安全的重要危险隐患,为了预防和减小公路隧道水害带来的损失,针对公路隧道水害危险性,利用集对分析与信息熵对其倾向性进行综合评判分析。以隧道区渗透系数、隧道区降水量、单位涌水量3项指标作为基本判定指标,确定项目实际数据的倾向性效用值。基于信息熵理论,依据各个判定因子对倾向性的影响程度确定其权重系数,从而进一步可以得到公路隧道水害判别因子与倾向性之间的联系度关系式。根据公路隧道各个判定因子的分级标准界限值与实测值之间的关系,对公路隧道评估对象进行同一、对立与差异性的集对分析,得到水害判定因子对应的单指标联系度与综合联系度,从而最终可以判定公路隧道的水害倾向性。选取国内10项典型的公路隧道利用所构建的集对分析模型进行水害倾向性综合判定,将模型分析所得结果与实际结果进行对比分析,其差异在合理范围之内,验证了理论模型分析的有效性。     

基于PSO-SVM公路隧道水害危险性分级研究及应用

复杂工程水文地质条件下,为提高公路隧道施工和运营的整体安全性能,避免人员和财产损失,基于粒子群算法优化的支持向量机(PSO-SVM)判别理论,构建山岭公路隧道水害的危险性的分级评价模型。将隧道水害危险性分为4个等级作为SVM分类器的4个标签,依据"物质-构造-自然-人工"的事物发展逻辑,选取围岩岩性、岩体质量分级、构造断裂带类型、隧道围岩水系连通性、降水量、汇水面积、地下水高程差、防排水措施、爆破振动、隧道施工分级共10项指标作为SVM的判别指标。收集整理国内典型的20组公路隧道的指标数据作为模型的训练样本,将训练后的模型应用于济南二环高速公路项目上在建的6条隧道水害危险性分级中。研究结果表明:构建的PSO-SVM的分级模型准确率高,分级效果合理有效,及时提出了相应的公路隧道水害的预防和治理措施,有效地减少了隧道水害的发生,为类似隧道工程水害危险性分级提供参考和借鉴。     

地铁隧道盾构法施工全过程风险分析

由于地铁隧道盾构法施工工程中勘察、设计、施工等方面存在大量的风险因素,其不确定性、复杂性都增加了风险分析的难度,一般的风险分析方法不能较好地评估地铁隧道盾构法施工工程风险。本文提出了基于模糊综合分析的地铁隧道盾构施工风险评估方法,以初步统计的地铁隧道盾构法工程质量安全事故数据和专家调研数据为基础,首先构建地铁隧道盾构法施工的风险清单,然后采用模糊对数概率和模糊对数损失率的概念对风险事件进行定量分析,再求出风险事件的风险值及风险等级隶属度,最后确定地铁隧道盾构法施工工程的总体和每个风险事件的风险等级,该方法的结果与上海市地铁隧道盾构法施工风险水平现状相一致评,其结果可为下一步风险预防和控制提供科学依据。     

媲双坳隧道运营期地质综合探测技术研究

近些年来,运营期公路隧道水害频发,查清隧道的工程地质和水文地质条件是解决隧道水害问题的必要条件,而运营公路隧道由于受交通和现场条件的限制,探测方法的选取至关重要,直接关系到探测结果的准确性和处治的效果。该文以京珠高速媲双坳隧道发生严重隧道渗漏水为例,综合运用地质分析法和水连通试验查清了隧道水文地质影响范围,采用高密度电法和地震映像法查清了隧道的不良地质和工程地质条件,基于此,明确了水害机理,为水害的处治奠定了良好的基础。     

海底岩溶盾构隧道勘察、设计及岩溶处理关键技术研究——以大连地铁5号线火梭区间海底隧道为例

海底岩溶隧道勘察、设计难度大,施工风险高。以大连市地铁5号线海底岩溶大直径盾构隧道为研究对象,首次采用“跨孔CT物探+钻探”的海底隧道岩溶勘察方案,通过有限元计算确定海底岩溶隧道加固范围,通过抗浮计算确定岩溶隧道基底加固标准,提出海底岩溶的海面预处理具体实施方案和盾构针对性设计方案,从而形成一整套海底岩溶盾构隧道勘察、设计及岩溶处理方案。